Lysdioder har været en afgørende faktor i mange teknologiske innovationer, og vandbehandling er ingen undtagelse. Selvom kviksølvlampeulykker er sjældne, når lamper er installeret korrekt, er fordelene ved UV-C-lysdioder begyndt at opveje behovet for at forblive i status quo.
Ultraviolet (UV) lys har renset vand naturligt i århundreder. Med klar himmel kan vores sol inaktivere vandbaserede patogener på minimum seks timer. Overskyet himmel eller uklart vand forårsager ufuldkomne forhold. Disse forhold gør det muligt for bakterier at vokse og gøre naturlige vandkilder usikre at bruge. Heldigvis har vi udviklet flere former for vanddesinfektion, lige fra kemikalier til UV -lamper. Selvom disse alle er gavnlige for menneskers sundhed, er nogle mere miljøvenlige end andre.
Behovet for forandring
Fremskridt inden for kemi og teknologi har resulteret i flere effektive metoder til at rense vand. Kemikalier, såsom chlor, var den første meget udbredte desinfektionsmetode og forbliver i mange tilfælde det primære rensemiddel. Kemiske behandlinger opløser patogenceller helt, og indtil ultraviolet (UV) behandling var den bedste tilgængelige løsning. Der er dog ulemper ved at bruge kemikalier i drikkevand. De kan være giftige for vandlevende organismer, skabe skadelige biprodukter og er ikke effektive mod alle patogener (f.eks. Cryptosporidium). De kemikalier, der bruges til desinfektion, er også stærkt ætsende og kan forårsage sikkerheds- og miljømæssige risici under transport og opbevaring. (NSFC, National Small Flows Clearinghouse)
Selvom UV-desinfektion betragtes som sikrere end kemisk brug, indeholder alle konventionelle UV-lamper typisk 20-200 milligram kviksølv og er modtagelige for brud under transport, håndtering og drift. Konventionelle UV -lamper holder deres kviksølv enten i flydende form (mere almindeligt i mediumtrykslamper) eller i en amalgam (mere almindelig i lavtryks-, højtydende lamper). Ulykker og ukorrekte procedurer øger risikoen for eksponering.
FN's miljøprogram (UNEP) indledte Minamata -konventionen om kviksølv for at beskytte menneskers sundhed og miljøet mod menneskeskabte emissioner og frigivelse af kviksølv. UNEP har sat målet om, at kviksølv skal udfases fra år 2020. I 2013 blev organisationer og regeringer bedt om at afskrække brugen af kviksølv med det samme, og 127 lande underskrev at ratificere fjernelse af alt kviksølv inden året 2020. Selvom det er uklart, om UV -lamper til vanddesinfektion vil få en undtagelse fra denne forordning, er det klart, at alternativer bør overvejes aktivt.
UV-C lysdioder til vanddesinfektion
LED'er har været i spidsen for belysningsinnovationer siden deres begyndelse - smartphones ville ikke eksistere uden dem. De giver mulighed for længere levetid, hurtige tænd/sluk -tider og lavt strømforbrug. LED'er er blevet udviklet i løbet af de sidste par årtier, hvor UV -LED'er er den seneste innovation. Hver fremgang i lysspektret giver nye muligheder for lysdioder.
I modsætning til konventionelle UV -lamper bruger lysdioder ikke kviksølv, hvilket betyder, at der ikke er risiko for at forurene vandet, hvis lampen er forkert installeret eller ødelagt. Konventionelle lamper kræver også 5-10 minutter for at varme op til de højeste desinfektionstemperaturer, mens UV-C lysdioder har en starttid på et par nanosekunder og har ingen tænd/sluk-begrænsninger, hvilket muliggør øjeblikkelig desinfektion og fleksible driftstider. Kviksølvlamper har en begrænset livscyklus på cirka et år og kræver særlig bortskaffelse, mens LED -lamper kan have udskiftningsintervaller på over 10 år.
Alle lysdioder er kendt for deres lave energiforbrug, og det samme gælder for UV-C lysdioder, når de bruges i et kvalitetsdesinfektionssystem. Konventionelle kviksølvlamper kræver mellem 110 og 240 volt for at fungere, mens lysdioder kræver lavspændings DC, hvilket betyder, at desinfektion med et lille solpanel eller batteri er muligt.
Den ideelle bølgelængde til inaktivering af de fleste bakterier er mellem 260-270 nm, men det afhænger af de specifikke bakterier, der målrettes mod. Kviksølvlamper har to muligheder: lavt tryk, der udsender 254 nm; og medium tryk, som udsender bølgelængder mellem 200-300 nm. UV-C lysdioder har valgbare bølgelængder, der gør det muligt at målrette strøm mod den mest effektive desinfektionsbølgelængde, ikke forkert justeret som med lavtrykslamper eller spildt som med medium tryklamper.
Fremtiden for vandrensning
LED -teknologi gør det muligt at anvende UV -vandbehandling i applikationer, der tidligere ikke var tilgængelige for konventionelle kviksølvlamper. For eksempel kan fjerntliggende samfund let rense vand med muligheder for solenergi, og mobile anvendelser er nu tilgængelige på grund af robustheden og den lille størrelse af UV-C LED-enhederne. Anvendt på brugsstedet kan der ydes ekstra sikkerhed til vand på hospitaler og forskningsfaciliteter uden behov for lagertanke. UV-C LED-teknologi er ikke kun teoretisk eller i et konceptfase; theBIOWYSE Project arbejder i øjeblikket på en enhed, der vil implementere UV-C LED'er til at desinficere vand ombord på den internationale rumstation. UV-C LED-enheder er i øjeblikket tilgængelige og klar til at ændre desinfektionsmarkedet.
Lysdioder har været en afgørende faktor i mange teknologiske innovationer, og vandbehandling er ingen undtagelse. Selvom kviksølvlampeulykker er sjældne, når lamper er installeret korrekt, er fordelene ved UV-C-lysdioder begyndt at opveje behovet for at forblive i status quo. Konventionel ultraviolet behandlingsteknologi gav verden et alternativ til kemisk vandbehandling. Nu, med fremskridt inden for LED'er, er vi kommet til den næste fase af vandrensning.
